CN115236534A - 一种服务器rtc电池电压检测装置和检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种服务器RTC电池电压检测装置和检测方法，该装置包括电压检测模块、待测电池、两个开关模块；电压检测模块通过采样使能信号与第一开关模块控制端相连；采样使能信号为是否对待测电池进行采样的信号；第一开关模块的输入端与直流电压源连接；第一开关模块的输出端和待测电池分别连接至第二开关模块的两个输入端；第二开关的输出端连接至电压检测模块的采样接口；当不采样时，电压检测模块的采样接口电压等于预设直流电压源的电压；当采样时，电压检测模块采集待测电池的电压。基于该装置，还提出了电压检测方法。本发明引入直流电源对链路上等效负载电容持续充电，避免电容延缓上升沿而导致的电压采样不准确的问题。
Description
技术领域
本发明属于RTC电池电压监测技术领域，特别涉及一种服务器RTC电池电压检测装置和检测方法。
背景技术
RTC的英文全称是Real Time Clock，即实时时钟芯片。RTC芯片能够提供时钟及时钟数据存储等功能，耗电低，可由电池作为备用电源，当电子设备外部电源断开时仍能由备用电池供电持续工作。电子设备应具有RTC电池电压检测的功能，当检测到电池电压值低于应用标准，应及时告警提示工作人员更换电池。电池电压检测功能是由具有电压检测功能的芯片完成的，这类芯片提供电压采样的ADC接口。
但是影响电池电压的因素有很多，第一：设备运行环境的变化(温度/湿度)会对板卡信号走线的阻抗产生影响，进而导致对电池电压检测可能不准确。如图1给出了现有技术中通过具有电压检测功能的芯片对RTC电池电压检测的电路示意图。当电子设备处于高温高湿环境中，电池电压采样点到电压检测芯片ADC接口链路过长，或链路跨板卡，或经过连接器，链路上可能会产生容性负载。如图2为现有技术中标准采样电压和异常采样电压的对比曲线示意图；当MOS管导通时，电池先向链路上的电容负载充电，导致链路上电压上升缓慢，若电压检测芯片在采样时刻t1进行采样，此时得到的电压为异常采样电压V2，低于实际电池电压，电压检测芯片便会错误告警，影响机房管理人员对设备的管理。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种服务器RTC电池电压检测装置和方法；引入额外DC电源，利用DC电源持续给链路上的等效负载电容充电，以避免电容延缓上升沿而导致的电压采样不准确的问题；以及统计环境和采样时间的信息，减少采样频率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种服务器RTC电池电压检测装置，包括：电压检测模块、待测电池、第一开关模块和第二开关模块；
所述电压检测模块通过采样使能信号与第一开关模块的控制端相连；所述采样使能信号为电压检测模块对待测电池是否进行采样的信号；第一开关模块的输入端与预设直流电压源连接；所述第一开关模块的输出端和待测电池分别连接至第二开关模块的第一输入端和第二输入端；所述第二开关的输出端连接至电压检测模块的采样接口；
当电压检测模块对待测电池不采样时，第一开关模块常导通，第二开关模块的第一通路接通，第二通路断开，电压检测模块的采样接口电压等于预设直流电压源的电压；当电压检测模块对待测电池采样时，第一开关模块断开，第二开关模块的第一通路断开，第二通路接通，电压检测模块采集待测电池的电压。
进一步的，所述第一开关模块和第二开关模块的输出端均与等效负载电容相连；
所述第二开关模块的输出端通过等效负载电容连接至电压检测模块的采样接口；电压检测模块不管对待测电池是否进行采样，等效负载电容一直处于充满状态。
进一步的，所述第一开关模块采用MOS管；
所述MOS管的栅极通过采样使能信号连接至电压检测模块；所述MOS管的漏极通过第一电阻连接至预设直流电压源；所述MOS管的源极一路连接至第二开关模块的第一输入端；所述MOS管的源极另外一路通过第二电阻接地。
进一步的，所述第一开关模块常导通时，第二电阻从预设直流电压源分得的电压大于待测电池的电压，且符合电压检测模块的采样接口定义阈值。
进一步的，所述第二开关模块采用两个并联的二极管；
所述MOS管的栅极一路连接至第一二极管的阳极；所述待测电池通过第三电阻连接至第二二极管的阳极；第一二极管的阴极和第二二极管的阴极共同连接至电压检测模块的采样接口。
进一步的，所述第二开关模块的工作过程为：
当电压检测模块对待测电池不采样时，MOS管常导通，第一二极管接通，第二二极管断开，电压检测模块的采样接口电压等于预设直流电压源的电压；当电压检测模块对待测电池采样时，MOS管断开，第一二极管断开，第二二极管接通，电压检测模块采集待测电池的电压。
进一步的，所述电压检测模块将当前对待测电池的电压采样值与上次对待测电池的电压采样值进行对比，如果当前电压采样值与上次电压采样值的误差小于阈值，则认为电压稳定。
进一步的，所述电压检测模块还用于检测设备运行的温度和湿度，绘制电压读取时间参照表；所述电压读取时间参照表至少包括温度、湿度和电压稳定时间。
进一步的，所述电压检测模块采用基板管理控制器或者中央处理器。
本发明还提出了一种服务器RTC电池电压检测方法，是基于一种服务器RTC电池电压检测装置实现的，包括以下步骤：
当电压检测模块对待测电池不采样时，控制第一开关模块常导通，第一开关模块的输出电压大于待测电池的电压；第二开关模块的第一通路接通，第二通路断开，电压检测模块的采样接口电压等于预设直流电压源的电压；
当电压检测模块对待测电池采样时，控制第一开关模块断开，第一开关模块的输出电压为零，第二开关模块的第一通路断开，第二通路接通，电压检测模块采集待测电池的电压。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明提出了一种服务器RTC电池电压检测装置和检测方法，该装置包括电压检测模块、待测电池、第一开关模块和第二开关模块；电压检测模块通过采样使能信号与第一开关模块的控制端相连；采样使能信号为电压检测模块对待测电池是否进行采样的信号；第一开关模块的输入端与预设直流电压源连接；第一开关模块的输出端和待测电池分别连接至第二开关模块的第一输入端和第二输入端；第二开关的输出端连接至电压检测模块的采样接口；当电压检测模块对待测电池不采样时，第一开关模块常导通，第二开关模块的第一通路接通，第二通路断开，电压检测模块的采样接口电压等于预设直流电压源的电压；当电压检测模块对待测电池采样时，第一开关模块断开，第二开关模块的第一通路断开，第二通路接通，电压检测模块采集待测电池的电压。基于一种服务器RTC电池电压检测装置，还提出了一种服务器RTC电池电压检测方法。本发明利用二极管反向截止的特点，在不进行电池电压采样时，不对电池寿命进行额外消耗。引入直流电源对链路上电容持续充电，避免电容延缓上升沿而导致的电压采样不准确的问题。
本发明中电压检测模块还检测设备运行环境数据，环境数据一般包括温度和湿度，绘制电压读取时间参照表，电压读取时间参照表至少包括温度、湿度和电压稳定时间。当电压检测模块下次在相同环境下执行电压读取操作时，直接参考该表格中记录的时间，无需多次采样比较。
附图说明
如图1给出了现有技术中通过具有电压检测功能的芯片对RTC电池电压检测的电路示意图；
如图2为现有技术中标准采样电压和异常采样电压的对比曲线示意图；
如图3为本发明实施例1电压检测模块采用CPU时检测装置连接示意图；
如图4为本发明实施例1电压检测模块采用BMC时检测装置连接示意图；
如图5为本发明实施例1标准采样电压和异常采样电压的对比曲线示意图；
如图6为本发明实施例2一种服务器RTC电池电压检测方法流程图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
实施例1
本发明实施例1提出了一种服务器RTC电池电压检测装置，用于实现电压检测模块对电池电压进行检测，并在链路上增加开关，避免在不采样时间额外损耗电池寿命。
一种服务器RTC电池电压检测装置，包括电压检测模块、待测电池、第一开关模块和第二开关模块；
电压检测模块通过采样使能信号与第一开关模块的控制端相连；采样使能信号为电压检测模块对待测电池是否进行采样的信号；第一开关模块的输入端与预设直流电压源连接；第一开关模块的输出端和待测电池分别连接至第二开关模块的第一输入端和第二输入端；第二开关的输出端连接至电压检测模块的采样接口；
当电压检测模块对待测电池不采样时，第一开关模块常导通，第二开关模块的第一通路接通，第二通路断开，电压检测模块的采样接口电压等于预设直流电压源的电压；当电压检测模块对待测电池采样时，第一开关模块断开，第二开关模块的第一通路断开，第二通路接通，电压检测模块采集待测电池的电压。
第一开关模块和第二开关模块的输出端均与等效负载电容相连；
第二开关模块的输出端通过等效负载电容连接至电压检测模块的采样接口；电压检测模块不管对待测电池是否进行采样，等效负载电容一直处于充满状态。其中等效容性负载为信号走线过长/经过连接器/温湿度影响，信号链路上产生的负载，并不是作为电子元器件存在的电容，该等效容性负载分布于信号链路上。
第一开关模块采用MOS管；MOS管的栅极通过采样使能信号连接至电压检测模块；MOS管的漏极通过第一电阻连接至预设直流电压源；MOS管的源极一路连接至第二开关模块的第一输入端；MOS管的源极另外一路通过第二电阻接地。
第一开关模块常导通时，第二电阻从预设直流电压源分得的电压大于待测电池的电压，且符合电压检测模块的采样接口定义阈值。
第二开关模块采用两个并联的二极管；MOS管的栅极一路连接至第一二极管的阳极；所述待测电池通过第三电阻连接至第二二极管的阳极；第一二极管的阴极和第二二极管的阴极共同连接至电压检测模块的采样接口。
第二开关模块的工作过程为：当电压检测模块对待测电池不采样时，MOS管常导通，第一二极管接通，第二二极管断开，电压检测模块的采样接口电压等于预设直流电压源的电压；当电压检测模块对待测电池采样时，MOS管断开，第一二极管断开，第二二极管接通，电压检测模块采集待测电池的电压。
电压检测模块将当前对待测电池的电压采样值与上次对待测电池的电压采样值进行对比，如果当前电压采样值与上次电压采样值的误差小于阈值，则认为电压稳定。电压检测模块还用于检测设备运行的温度和湿度，绘制电压读取时间参照表；电压读取时间参照表至少包括温度、湿度和电压稳定时间。
电压检测模块采用基板管理控制器或者中央处理器。如图3为本发明实施例1电压检测模块采用CPU时检测装置连接示意图；如图4为本发明实施例1电压检测模块采用BMC时检测装置连接示意图；
以图3为例进行说明，选择板卡上一个DC电源(此电源电压需大于被测电池电压)，经过MOS开关，与电池电源通过两个二极管实现二选一电路，二极管阴极与CPU ADC接口相连。当CPU不对电池电压进行采样时，通过控制SENSOR_EN实现MOS管常导通。MOS管处的上下分压电阻(R1/R2)将DC电源分得的电压，需略大于电池电压并符合CPU ADC采样接口定义阈值。当MOS管常导通，由于S级输出的电压大于电池电压，电池电压连接的二极管D2截止，到达ADC端的电压由DC电源提供，此时链路上有持续电流，链路上的容性负载被充满；当CPU对电池电压进行采样时，通过控制SENSOR_EN实现MOS管断开，此时S级输出电压为零，电池端二极管导通连接到CPU ADC接口，由于此前链路上一直存在电流，因此链路上的等效负载电容一直处于充满状态，不存在上升沿变缓的问题，此时采样得出的电压即符合正常电压。如图5为本发明实施例1标准采样电压和异常采样电压的对比曲线示意图；
尽管硬件电路进行了一定改进，电池电压到达电压稳定状态仍需要一定时间。如果电压检测模块(BMC或者CPU)在非稳定状态对电压进行了读取，则会返回错误数据。为避免此情况，电压检测模块(BMC或者CPU)会多次对该电压进行采样，每次采样后会将当此电压值与上次电压值进行比较，当两者读取误差小于1％，即认为电压稳定，认为此电压为准确值。同时电压检测模块(BMC或者CPU)会对此次操作计时(记录从控制MOS开关到电压稳定的时间)，结合电压检测模块(BMC或者CPU)对设备运行环境温湿度的监控，记录成电压读取时间参照表(表中包括温度/湿度/电压稳定时间)。当电压检测模块(BMC或者CPU)下次在相同环境下执行电压读取操作时，直接参考该表格中记录的时间，无需多次采样比较。
本发明实施例1提出的一种服务器RTC电池电压检测装置，利用二极管反向截止的特点，在不进行电池电压采样时，不对电池寿命进行额外消耗。引入直流电源对链路上电容持续充电，避免电容延缓上升沿而导致的电压采样不准确的问题。
本发明中实施例1提出的一种服务器RTC电池电压检测装置，电压检测模块还检测设备运行环境数据，环境数据一般包括温度和湿度，绘制电压读取时间参照表，电压读取时间参照表至少包括温度、湿度和电压稳定时间。当电压检测模块下次在相同环境下执行电压读取操作时，直接参考该表格中记录的时间，无需多次采样比较。
本发明实施例1提出的一种服务器RTC电池电压检测装置，支持电子设备对电池电压进行精准监控，便于工作人员维护；而且仅增加两个二极管元器件成本极低。
实施例2
基于本发明实施例1提出的一种服务器RTC电池电压检测装置，本发明实施例2还提出了一种服务器RTC电池电压检测方法。如图6为本发明实施例2一种服务器RTC电池电压检测方法流程图。
在步骤S600中，当电压检测模块对待测电池不采样时，控制第一开关模块常导通，第一开关模块的输出电压大于待测电池的电压；第二开关模块的第一通路接通，第二通路断开，电压检测模块的采样接口电压等于预设直流电压源的电压；
在步骤S610中，当电压检测模块对待测电池采样时，控制第一开关模块断开，第一开关模块的输出电压为零，第二开关模块的第一通路断开，第二通路接通，电压检测模块采集待测电池的电压。
本发明实施例2提出的一种服务器RTC电池电压检测方法，是在实施例1中公开的一种服务器RTC电池电压检测装置上实现的。该装置：包括电压检测模块、待测电池、第一开关模块和第二开关模块；
电压检测模块通过采样使能信号与第一开关模块的控制端相连；采样使能信号为电压检测模块对待测电池是否进行采样的信号；第一开关模块的输入端与预设直流电压源连接；第一开关模块的输出端和待测电池分别连接至第二开关模块的第一输入端和第二输入端；第二开关的输出端连接至电压检测模块的采样接口；
当电压检测模块对待测电池不采样时，第一开关模块常导通，第二开关模块的第一通路接通，第二通路断开，电压检测模块的采样接口电压等于预设直流电压源的电压；当电压检测模块对待测电池采样时，第一开关模块断开，第二开关模块的第一通路断开，第二通路接通，电压检测模块采集待测电池的电压。
第一开关模块和第二开关模块的输出端均与等效负载电容相连；
第二开关模块的输出端通过等效负载电容连接至电压检测模块的采样接口；电压检测模块不管对待测电池是否进行采样，等效负载电容一直处于充满状态。其中等效容性负载为信号走线过长/经过连接器/温湿度影响，信号链路上产生的负载，并不是作为电子元器件存在的电容，该等效容性负载分布于信号链路上。
第一开关模块采用MOS管；MOS管的栅极通过采样使能信号连接至电压检测模块；MOS管的漏极通过第一电阻连接至预设直流电压源；MOS管的源极一路连接至第二开关模块的第一输入端；MOS管的源极另外一路通过第二电阻接地。
第一开关模块常导通时，第二电阻从预设直流电压源分得的电压大于待测电池的电压，且符合电压检测模块的采样接口定义阈值。
第二开关模块采用两个并联的二极管；MOS管的栅极一路连接至第一二极管的阳极；所述待测电池通过第三电阻连接至第二二极管的阳极；第一二极管的阴极和第二二极管的阴极共同连接至电压检测模块的采样接口。
第二开关模块的工作过程为：当电压检测模块对待测电池不采样时，MOS管常导通，第一二极管接通，第二二极管断开，电压检测模块的采样接口电压等于预设直流电压源的电压；当电压检测模块对待测电池采样时，MOS管断开，第一二极管断开，第二二极管接通，电压检测模块采集待测电池的电压。
电压检测模块将当前对待测电池的电压采样值与上次对待测电池的电压采样值进行对比，如果当前电压采样值与上次电压采样值的误差小于阈值，则认为电压稳定。电压检测模块还用于检测设备运行的温度和湿度，绘制电压读取时间参照表；电压读取时间参照表至少包括温度、湿度和电压稳定时间。
电压检测模块采用基板管理控制器或者中央处理器。
尽管硬件电路进行了一定改进，电池电压到达电压稳定状态仍需要一定时间。如果电压检测模块(BMC或者CPU)在非稳定状态对电压进行了读取，则会返回错误数据。为避免此情况，电压检测模块(BMC或者CPU)会多次对该电压进行采样，每次采样后会将当此电压值与上次电压值进行比较，当两者读取误差小于1％，即认为电压稳定，认为此电压为准确值。同时电压检测模块(BMC或者CPU)会对此次操作计时(记录从控制MOS开关到电压稳定的时间)，结合电压检测模块(BMC或者CPU)对设备运行环境温湿度的监控，记录成电压读取时间参照表(表中包括温度/湿度/电压稳定时间)。当电压检测模块(BMC或者CPU)下次在相同环境下执行电压读取操作时，直接参考该表格中记录的时间，无需多次采样比较。
本发明实施例2提出的一种服务器RTC电池电压检测方法，利用二极管反向截止的特点，在不进行电池电压采样时，不对电池寿命进行额外消耗。引入直流电源对链路上电容持续充电，避免电容延缓上升沿而导致的电压采样不准确的问题。
本发明中实施例2提出的一种服务器RTC电池电压检测方法，电压检测模块还检测设备运行环境数据，环境数据一般包括温度和湿度，绘制电压读取时间参照表，电压读取时间参照表至少包括温度、湿度和电压稳定时间。当电压检测模块下次在相同环境下执行电压读取操作时，直接参考该表格中记录的时间，无需多次采样比较。
本发明实施例2提出的一种服务器RTC电池电压检测方法，支持电子设备对电池电压进行精准监控，便于工作人员维护；而且仅增加两个二极管元器件成本极低。
本申请实施例2提供的一种服务器RTC电池电压检测方法中相关部分的说明可以参见本申请实施例1提供的一种服务器RTC电池电压检测装置中对应部分的详细说明，在此不再赘述。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的修改或变形。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种服务器RTC电池电压检测装置，其特征在于，包括：电压检测模块、待测电池、第一开关模块和第二开关模块；
所述电压检测模块通过采样使能信号与第一开关模块的控制端相连；所述采样使能信号为电压检测模块对待测电池是否进行采样的信号；第一开关模块的输入端与预设直流电压源连接；所述第一开关模块的输出端和待测电池分别连接至第二开关模块的第一输入端和第二输入端；所述第二开关的输出端连接至电压检测模块的采样接口；
当电压检测模块对待测电池不采样时，第一开关模块常导通，第二开关模块的第一通路接通，第二通路断开，电压检测模块的采样接口电压等于预设直流电压源的电压；当电压检测模块对待测电池采样时，第一开关模块断开，第二开关模块的第一通路断开，第二通路接通，电压检测模块采集待测电池的电压。
2.根据权利要求1所述的一种服务器RTC电池电压检测装置，其特征在于，所述第一开关模块和第二开关模块的输出端均与等效负载电容相连；
所述第二开关模块的输出端通过等效负载电容连接至电压检测模块的采样接口；电压检测模块不管对待测电池是否进行采样，等效负载电容一直处于充满状态。
3.根据权利要求1所述的一种服务器RTC电池电压检测装置，其特征在于，所述第一开关模块采用MOS管；
所述MOS管的栅极通过采样使能信号连接至电压检测模块；所述MOS管的漏极通过第一电阻连接至预设直流电压源；所述MOS管的源极一路连接至第二开关模块的第一输入端；所述MOS管的源极另外一路通过第二电阻接地。
4.根据权利要求3所述的一种服务器RTC电池电压检测装置，其特征在于，所述第一开关模块常导通时，第二电阻从预设直流电压源分得的电压大于待测电池的电压，且符合电压检测模块的采样接口定义阈值。
5.根据权利要求3所述的一种服务器RTC电池电压检测装置，其特征在于，所述第二开关模块采用两个并联的二极管；
所述MOS管的栅极一路连接至第一二极管的阳极；所述待测电池通过第三电阻连接至第二二极管的阳极；第一二极管的阴极和第二二极管的阴极共同连接至电压检测模块的采样接口。
6.根据权利要求5所述的一种服务器RTC电池电压检测装置，其特征在于，所述第二开关模块的工作过程为：
当电压检测模块对待测电池不采样时，MOS管常导通，第一二极管接通，第二二极管断开，电压检测模块的采样接口电压等于预设直流电压源的电压；当电压检测模块对待测电池采样时，MOS管断开，第一二极管断开，第二二极管接通，电压检测模块采集待测电池的电压。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的一种服务器RTC电池电压检测装置，其特征在于,所述电压检测模块将当前对待测电池的电压采样值与上次对待测电池的电压采样值进行对比，如果当前电压采样值与上次电压采样值的误差小于阈值，则认为电压稳定。
8.根据权利要求7所述的一种服务器RTC电池电压检测装置，其特征在于，所述电压检测模块还用于检测设备运行的温度和湿度，绘制电压读取时间参照表；所述电压读取时间参照表至少包括温度、湿度和电压稳定时间。
9.根据权利要求8所述的一种服务器RTC电池电压检测装置，其特征在于，所述电压检测模块采用基板管理控制器或者中央处理器。
10.一种服务器RTC电池电压检测方法，是基于权利要求1至9任意一项所述的一种服务器RTC电池电压检测装置实现的，其特征在于，包括以下步骤：
当电压检测模块对待测电池不采样时，控制第一开关模块常导通，第一开关模块的输出电压大于待测电池的电压；第二开关模块的第一通路接通，第二通路断开，电压检测模块的采样接口电压等于预设直流电压源的电压；
当电压检测模块对待测电池采样时，控制第一开关模块断开，第一开关模块的输出电压为零，第二开关模块的第一通路断开，第二通路接通，电压检测模块采集待测电池的电压。
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